10114 (Наука как процесс познания. Динамические и статистические закономерности в природе), страница 2

Вопрос 2. Динамические и статистические закономерности в природе

(детерминизм процессов природы).

Детерминизм в современной науке определяется как учение о всеобщей, закономерной связи явлений и процесс окружающего мира. Наличие таких связей является доказательством материального единства мира и существования мире общих закономерностей. Очень часто детерминизм отождествляется с причинностью, но такой взгляд нельзя считать правильным хотя бы потому, что причинность выступает как одна из форм проявления детерминизма.

Законы, с которыми имеет дело классическая механика, имеют универсальный характер, т. е. они относятся ко без исключения изучаемым объектам природы. Отличительная особенность такого рода законов состоит в том, что предсказания, полученные на их основе, имеют достоверный и однозначный характер. Наиболее ярко они проявились после того, как на основе закона всемирного тяготения, изложенного И. Ньютоном в 1671 г. в "Математических началах натуральной философии", и законов механики возникла небесная механика. На основе законов небесной механики были вычислены отклонения в движении Урана, вызванные возмущаю­щим влиянием неизвестной тогда планеты. Определив вели­чину возмущения, независимо друг от друга по законам ме­ханики положение неизвестной планеты рассчитали Д. Адамс и У. Леверье. Всего на угловом расстоянии в 1° от рассчитанного ими положения И. Галле обнаружил планету Нептун. Открытие Нептуна блестяще подтвердило справед­ливость законов небесной механики и наличие в природе од­нозначных причинных связей⁰. Это позволило французскому механику П. Лапласу сказать: дайте мне начальные условия и я, с помощью законов механики, предскажу дальнейшее развитие событий. Это вошло в историю как лапласовый, или механистический детерминизм, который допускает од­нозначные причинные связи в явлениях природы.

Наряду с ними в науке с середины XIX в. стали все шире применяться законы другого типа. Их предсказания не явля­ются однозначными, а только вероятностными. Вероятност­ными они называются потому, что заключения, основанные на них, не следуют логически из имеющейся информации, а потому не являются достоверными и однозначными. Инфор­мация при этом носит статистический характер, законы, вы­ражающие эти процессы, называются статистическими за­конами, и этот термин получил в науке большое распространение.

В классической науке статистические законы не призна­вали подлинными законами, так как ученые в прошлом пред­полагали, что за ними должны стоять такие же универсаль­ные законы, как закон всемирного тяготения Ньютона, который считался образцом детерминистического закона, поскольку он обеспечивает точные и достоверные предска­зания приливов и отливов, солнечных и лунных затмений и других явлений природы. Статистические же законы при­знавались в качестве удобных вспомогательных средств исследования, дающих возможность представить в компактной и удобной форме всю имеющуюся информацию о каком-либо предмете исследования. Подлинными законами считались именно детерминистические законы, обеспечивающие точ­ные и достоверные предсказания. Эта терминология сохра­нилась до настоящего времени, когда статистические, или вероятностные, законы квалифицируются как индетерминистические, с чем вряд ли можно согласиться.

Отношение к статистическим законам принципиально изменилось после открытия законов квантовой механики, предсказания которых имеют существенно вероятностный характер.

Таким образом, исторически детерминизм выступает в двух следующих формах⁰:

1) лапласовый, или механистический, детерминизм, в ос­нове которого лежат универсальные законы классической физики;

2) вероятностный детерминизм, опирающийся на статис­тические законы и законы квантовой физики.

В динамических теориях явления природы подчиняются однозначным (динамическим) закономерностям, а статистические теории основаны на объяснении процессов вероятностными (статистическими) закономерностями. К динамическим теориям относятся классическая механика (создана в XVII-XVIII вв.), механика сплошных сред, т. е. гидродинамика (XVIII в.), теория упругости (начало XIX в.), классическая термодинамика (XIX в.), электродинамика (XIX в.), специальная и общая теория относительности (начало ХХ в). К статистическим теориям относятся статистическая механика (вто­рая половина XIX в.), микроскопическая электродинамика ­(начало ХХ в.), квантовая механика (первая треть ХХ в.) ^­Таким образом, XIX столетие получается столетием динамических теорий; ХХ столетие - столетием статистичес­ких теорий. Значит, динамические теории соответствовали первому этапу в процессе познания природы человеком, тог­да как на следующем этапе главную роль стали играть ста­тистические теории.

В современной концепции детерминизма органически сочетаются необходимость и случайность. Признание самостоятельности статистических, или вероятностных, законов, ото­бражающих существование случайных событий в мире, до­полняет прежнюю картину строго детерминистического мира. В результате в новой современной картине мира необходи­мость и случайность выступают как взаимосвязанные и до­полняющие друг друга аспекты объяснения окружающего мира.

Рассматривая проблему соотношения между динамичес­кими и статистическими закономерностями, современная на­ука исходит из концепции примата статистических законо­мерностей⁰. Не только динамические, но и статистические законы выражают объективные причинно-следственные связи. Более того, именно статистические закономерности явля­ются фундаментальными, более глубокими по сравнению с динамическими закономерностями, они ярче выражают ука­занные связи.

Современную концепцию детерминизма можно сформу­лировать следующим образом: динамические законы пред­ставляют собой первый, низший этап в процессе познания окружающего мира; статистические же законы более совершенно отображают объективные связи в природе: они являются следующим, более высоким этапом познания.

В качестве примера динамических законов можно назвать закон Ома, выражающий зависимость сопротивления от его состава, площади поперечного сечения и длины. Этот закон охватывает множество различных проводников и действует в каждом отдельном проводнике, входящем в это множество. Статистический характер имеет, например, взаимосвязь изменений давления газа и его объема при постоянной темпе­ратуре, выявленная Бойлем и Мариоттом. Данная закономер­ность имеет место лишь в массе хаотически перемещающих­ся молекул, составляющих тот или иной объем газа.

Статисти­ческими являются законы квантовой механики, касающиеся движения микрочастиц; они не в состоянии определить дви­жение каждой отдельной частицы, но определяют движе­ние группы, того или иного множества.

В отличие от динамических законов, статистические за­коны не позволяют точно предсказать наступление или ненаступление того или иного конкретного явления, направ­ление и характер изменения тех или иных его характеристик. На основе статистических закономерностей можно определить лишь степень вероятности возникновения или изменения соответствующего явления. Динамические теории не противостоят статистическим, а включаются в рамки пос­ледних как предельный случай. Это хорошо видно на приме­ре классической механики; которую можно рассматривать как предельный случай квантовой механики⁰.

Таким образом, согласно современной научной концеп­ции, можно говорить о всеобщности, универсальности веро­ятностного подхода. Это означает, в частности, что деление фундаментальных теорий на динамические и статистичес­кие является, строго говоря, условным. Фактически все фундаментальные теории должны рассматриваться как ста­тистические. Например, классическую механику с полным основанием следует считать статистической теорией, так как лежащий в ее основе принцип наименьшего действия имеет вероятностную природу, потому что, согласно принципу минимума энергии, состояние с наименьшей энергией оказыва­ется наиболее вероятным.

Методологические вопросы современной физики органи­чески связаны с вопросами материалистической диалектики. Развитие современной физики основано на диалектике необходимого и случайного, сохранения и изменения, единич­ного и общего и т. д. Современная физика пришла к выводу о фундаментальности вероятностных закономерностей. Наука рассматривает два основных типа причинно-следственных связей и соответственно два типа закономерностей - дина­мические и статистические. Изучение истории возникновения фундаментальных физических теорий позволяет сделать вывод, что динамические теории соответствовали первому этапу в процессе познания природы человеком, тогда как на следующем этапе главную роль стали играть статистические теории. Наиболее ярко сочетание этих концепций детерми­низма в познании природных явлений проявилось при изуче­нии термодинамических процессов и явлений⁰.

Используемая литература:

1. Горелов А.А., Концепции современного естествознания. – М.,: Центр, 2001. – 208 с.

2. Гусейханов М.К., Раджабов О.Р., Концепции современного естествознания: Учебник. – 2-е изд. – М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К’»,2005. – 692 с.

3. Найдыш В.М., Концепции современного естествознания: Учеб. Пособие. – М.: Гардарики, 2000. – 476 с.

0 Гусейханов М.К., Раджабов О.Р., Концепции современного естествознания: Учебник. – 2-е изд. – М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К’»,2005. – 692 с. – стр.19-20

0 Гусейханов М.К., Раджабов О.Р.,,указ. соч., стр.20-21

0 Гусейханов М.К., Раджабов О.Р.,,указ. соч., стр.21-22

0 Гусейханов М.К., Раджабов О.Р.,,указ. соч., стр.22-23

0 А. Пуанкаре. Цит. соч.- С. 291.

0 Горелов А.А., Концепции современного естествознания. – М.,: Центр, 2001. – 208 с. Стр.37

0 Горелов А.А., указ. соч., стр.38

0 Горелов А.А., указ. соч., стр.38-39

0 Горелов А.А., указ. соч., стр.39

0 А. Эйнштейн, Л. Инфельд. Эволюция физики.- М., 1965.-С231.

0 Найдыш В.М., Концепции современного естествознания: Учеб. Пособие. – М.: Гардарики, 2000. – 476 с. Стр.435

0 Найдыш В.М.,указ.соч.,стр.435-436.

0 Гусейханов М.К., Раджабов О.Р., Концепции современного естествознания: Учебник. – 2-е изд. – М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К’»,2005. – 692 с. – стр. 320-321

0 Гусейханов М.К., Раджабов О.Р., указ. соч., стр.321-322.

0 Гусейханов М.К., Раджабов О.Р., указ. соч.,стр.322-323

0 Гусейханов М.К., Раджабов О.Р., указ. соч.,стр.323-324

0 Гусейханов М.К., Раджабов О.Р., указ. соч.,стр.324-325